剖析新型磁屏蔽电抗器PK普通电抗器的优越性

　　摘 要：为了解决普通电抗器的漏磁等问题，人们开发出了新型磁屏蔽电抗器，其具有诸多优点。通过分析新型磁屏蔽电抗器的结构和原理，对其的特点与优越性进行了总结。
　　
　　关键词：新型磁屏蔽电抗器；普通电抗器；漏磁；
　　
　　一、引 言
　　我国电力系统曾经广泛应用普通电抗器，因为其结构简单，运行维护方便。尽管普通电抗器有许多优点如机械强度高，绝缘程度高，以及良好的感抗值线性度等等，但是也存在明显的缺点，特别是在电抗器周围存在严重的磁通泄露，损耗加大，噪音明显，低功率影响电能质量，漏磁严重会对周围电子仪器产生影响，电磁污染严重。
　　
　　进入二十一世纪，电气产品的发展趋势倾向于节能、安全、环保，为了解决普通电抗器使用中的问题，人们成功地设计出了新型磁屏蔽电抗器，在普通电抗器的基础上进行改进和创新，既解决了漏磁等问题，又保留着普通电抗器的特点，具有了安全环保、节能、可靠性强的特点。
　　
　　二、新型磁屏蔽电抗器的原理
　　空气和导线的导磁率相似，普通电抗器的通路径主要暴露在空气中，在空气中的磁通会发散到电抗器以外，出现漏磁现象。电抗器随着体积的增加，由于磁通增大而使得漏磁现象加重。漏磁现象产生的感应涡流，会影响附近的金属导体和闭合回路，使其发热而损坏，所以我们安装普通空心电抗器时，会有安全距离来保证漏磁现象不会对周围设备造成损害。事实上，即便在安全距离之外，电抗器的漏磁现象也会影响到一些电子仪器的使用。而磁屏蔽电抗器多出了铁心，铁心的导磁率比空气要大的多，很大程度上控制了磁通经过的路径，尽可能避免了磁通发散到外围。加装铁心可以使磁通的绝大部分路径在铁心内，有效地减少了漏磁。
　　
　　三、新型磁屏蔽电抗器的优越性
　　1、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的结构优越性
　　普通的电抗器没有屏蔽筒，磁通经过的路径大部分是空气，相比之下新型磁屏蔽电抗器中内外铁心构成闭合回路，铁心成为了磁通的主要路径。新型磁屏蔽电抗器在主要结构上没有太多变化，多根导线多层并联组成了电抗器的圆筒式结构。圆筒式的屏蔽筒放置在电抗器线圈的内侧和外侧，屏蔽筒由许多铁心片堆叠而成，（图1）可以采取整体浇注的方法整体固化屏蔽筒与线包，避免铁心受潮和震动，降低电抗器的噪音，有助于电抗器的安装和使用。

　   2、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的防漏磁优越性
　　空气的导磁率比较低，铁的导磁率比较大，相同的大小电感，新型磁屏蔽电抗器中线圈匝数远比普通普通电抗器少，电抗器的磁通发散严重，在导线上的涡流损耗很大，对周围的电器设备影响大；而磁屏蔽电抗器就能够缩小体积，同时减小了电阻，磁力线被控制在内外铁心里，新型磁屏蔽电抗器中内外铁心构成闭合回路，磁通经过的大部分是铁心，降低了电抗器导线的涡流损耗，也避免了漏磁，保证了电磁安全，使得外围空气中的漏磁大大减少，也减小了安装时的安全距离。
　　
　　我们来对比两种电抗器的磁通路径，普通电抗器内的磁通经过：空气和导线（电抗器内部）—空气（线圈上端）—空气（电抗器外部）—空气（线圈下端）—空气和导线（电抗器内部）。
　　
　　磁屏蔽电抗器内磁通经过：铁心（线圈内）—空气（线圈上端）—铁心（线圈外）—空气（线圈下端）—铁心（线圈内），在通过铁心时会有少量磁通经过铁心附近的空气。对比两种电抗器的磁通路径，因为铁心的存在，新型磁屏蔽电抗器具有更好的导磁效果，比普通电抗器更具优越性。新型磁屏蔽电抗器减小了体积，减少了线圈匝数，也就减小了导线电阻，进一步减少了损耗，防漏磁优越性明显，在电抗器实际使用中十分有效，也更安全。
　　
　　3、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的低损耗优越性
　　普通电抗器的损耗严重，一方面是导线涡流，导线涡流在损耗中比例很大，另一方面是电阻损耗。从普通电抗器的磁通路径可以看出，磁通穿过导线，产生涡流损耗。我们在选普通电抗器取导线直径时，为了降低损耗选取直径较小的导线。而新型磁屏蔽电抗器由于多出了铁心，使得其线圈匝数不到原来的一半，减小了电阻，降低电阻损耗。导线涡流损耗方面，铁心的加入改变了磁通路径，磁通几乎不穿过导线的，导线涡流被很大程度上削弱，损耗控制在很小的范围内。加入铁心之后，其铁心由于磁通经过而产生损耗，不过电抗器降低的导线涡流损耗和电阻损耗，远大于铁心损耗，并不影响降耗的整体效果。新型磁屏蔽电抗器在实际应用中低损耗优越性也得到验证，为电力系统节约大量能量。
　　
　　4、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的抗短路优越性
      考虑一根导线上的电动力F:
　　F=BIL
　　其中：B——磁密，
　　L——导线长度，
　　I——电流；
　　由于多根导线多层并联组成了电抗器的圆筒式结构，使得新型磁屏蔽电抗器的磁场分布十分复杂，我们分析线圈的受力情况，考察线圈上每根导线的电动力，它们的矢量和就是线圈所受合力。铁心会把大部分磁通路径控制在其内部，导线上的磁通减少，同时降低了导线磁密B。另外较少的线圈匝数使得导线可以更短，由磁密B和导线长度L以及电流I与电动力F的关系，可知此时导线的电动力比普通情况下减弱，整个线圈所受的力也变小，显然能更好的抵抗短路电流产生的电动力的冲击。在实际面对短路电动力冲击时，新型磁屏蔽电抗器表现出了良好的抗冲击能力。
　　
　　5、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的低噪声优越性
　　在交变磁场的作用下，铁心会发生磁场伸缩，在励磁频率的变换下，铁心会发生振动，产生噪音。为了降低噪声水平，采取铁心和线包整体固化的方法，用环氧树脂整体浇注，铁心外包裹了牢固的保护层，同时被固定住，减弱了铁心的振动，同时也降低了电抗器整体噪声。在应用中，噪声是影响使用环境十分重要的因素，电抗器的低噪声优越性使其应用更加方便和广泛。
　　
　　6、与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器的安装使用优越性
　　同等情况下，其线圈匝数远少于普通电抗器，线圈匝数减少使得我们可以减小电抗器的体积，对空间大小要求降低，安装使用更方便。
　　
　　四、新型磁屏蔽电抗器优越性的总结
普通电抗器的磁通在其外发散，出现漏磁的现象，在电抗器周围传播，严重影响了周围电子仪器正常工作，甚至危害人们的生活。新型磁屏蔽电抗器，降低了漏磁现象的危害，保证了磁通无法泄露到自身外部，周围环境中的电子仪器得以正常工作，确保了人们的安全，并且节约了能量，提高了能量利用效率，保护了环境。与普通电抗器相比，新型磁屏蔽电抗器在每一个方面都更有优越性，更加适合实际使用。